(57)【要約】【課題】  オゾンを用いたクーラント腐敗防止処理の工業的実用化を図る。【解決手段】  クーラントを貯留する処理槽５と、処理槽５内に、キャリアガスと共にオゾンを供給してクーラントを殺菌するオゾン供給部７とで処理装置を構成する。予め、オゾンの連続供給による殺菌後、クーラントの性能劣化が始まる総オゾン供給量の限界点を求め、この検知手段の検出値が限界点に達したところで、オゾンの供給を停止する。【選択図】図１
2005088118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアガスと共に供給したオゾンでクーラントを殺菌するに際し、
予め、オゾンの連続供給による殺菌後、クーラントの性能劣化が始まるオゾン供給量の限界点を定めておき、総オゾン供給量がこの限界点に達したところでオゾンの供給を停止することを特徴とするクーラントの腐敗防止方法。
【請求項２】
キャリアガスと共に供給したオゾンでクーラントを殺菌するに際し、
オゾンの供給停止タイミングを、排オゾン濃度に応じて定めることを特徴とするクーラントの腐敗防止方法。
【請求項３】
クーラント中でのオゾンの浮上距離を２００ｍｍ以上にした請求項１または２記載のクーラントの腐敗防止方法。
【請求項４】
クーラントを貯留する処理槽と、処理槽内に配置され、キャリアガスと共にオゾンを供給してクーラントを殺菌するオゾン供給部とを具備するものにおいて、
オゾンの総供給量を検知する手段を備え、その値が、予め定められた、オゾンの連続供給による殺菌後にクーラントの性能劣化が始まる総オゾン供給量の限界点に達したところで、オゾンの供給を停止することを特徴とするクーラントの腐敗防止装置。
【請求項５】
クーラントを貯留する処理槽と、処理槽内に配置され、キャリアガスと共にオゾンを供給してクーラントを殺菌するオゾン供給部とを具備するものにおいて、
排オゾン濃度を検知する手段を備え、かつその値が予め定めた排オゾン濃度に達したところでオゾン供給を停止することを特徴とするクーラントの腐敗防止装置。
【請求項６】
オゾン供給部からのクーラントの浮上距離を２００ｍｍ以上にした請求項４又は５記載のクーラントの腐敗防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性のクーラントの腐敗を防止するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱処理における焼入れ冷却水として、あるいは金属切削・研削加工における潤滑、冷却、洗浄用水として用いられる水溶性クーラントは、その長期使用により腐敗し、雑菌が繁殖して悪臭を放つようになる。このクーラント廃液の処理コストは莫大であり、かつその廃棄も難しいことから、コスト面および環境負荷の両面から、クーラントの長寿命化が不可欠となっている。
【０００３】
クーラントの長寿命化を達成する手段として、酸化第二銅等の殺菌剤の投入が検討されているが、酸化第二銅では有害物質の残留性やクーラントの性質変化が懸念され、これ以外の殺菌剤でも作業者や廃水処理施設のバクテリア等への悪影響が懸念される。
【０００４】
この種の弊害のない腐敗防止対策として、クーラント廃液にオゾンを供給して殺菌する処理方法が注目されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１１５６９７号公報
【特許文献２】特開平９−１４０７７７号公報
【特許文献３】特開平１０−２０３９１４号公報
【特許文献４】特開平１０−３１０７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら特許文献では、クーラントをオゾンで殺菌するという基本的思想は開示されているが、その具体的条件については明らかにされておらず、実用化にはさらなる検討が必要である。
【０００７】
本発明は、かかる現状の下、オゾンを用いたクーラント腐敗防止処理の工業的実用化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
オゾンによるクーラントの殺菌は、クーラント中にキャリアガスと共にオゾンを供給することで行うことができる。この際、オゾンの総供給量が多すぎると、オゾンの酸化作用によりクーラント性能の劣化を招くことが判明した。さらには、オゾンによる殺菌やクーラントの劣化は同時に進行するわけではなく先ず殺菌過程が進行し、殺菌が概ね完了してからクーラントの劣化過程に移行することも判明した。
【０００９】
そこで、本発明では、キャリアガスと共に供給したオゾンでクーラントを殺菌するに際し、予め、オゾンの連続供給による殺菌後、クーラントの性能劣化が始まるオゾン供給量の限界点を定めておき、総オゾン供給量がこの限界点に達したところでオゾンの供給を停止することとした。総オゾン供給量は、オゾン供給量を積算することにより求めることができ、これが予め定めた限界点に達した時点でオゾン供給を停止すれば、十分な殺菌効果を得る一方で、オゾンの過剰供給を防止してクーラントの性能劣化を回避することができる。
【００１０】
以上に述べた腐敗防止処理を行うための装置として、クーラントを貯留する処理槽と、処理槽内に配置され、キャリアガスと共にオゾンを供給してクーラントを殺菌するオゾン供給部とを具備するものにおいて、オゾンの総供給量を検知する手段を備え、その値が、予め定められた、オゾンの連続供給による殺菌後にクーラントの性能劣化が始まる総オゾン供給量の限界点に達したところで、オゾンの供給を停止する構成をとることができる。オゾンの総供給量を検知する手段の一例として、例えば単位時間あたりのオゾン供給量を一定にした状態で、オゾンの供給を時間管理する手段が考えられる。
【００１１】
ところで、本発明者らが検討したところ、クーラントの供給中は時間経過と共に雰囲気中にオゾン臭気が次第に増加することが明らかになった。これは、殺菌の進行に伴い、酸化対象である細菌が減少することにより、排ガス中に未反応のオゾンが増加するためと考えられる。
【００１２】
この点から、オゾンの供給停止タイミングは、排オゾン濃度に応じて定めることもできる。すなわち、オゾン供給中に排オゾン濃度を監視し、予め定めた規定値以上の排オゾン濃度が検出されたところでオゾンの供給を停止するのである。この方法であれば、初期の細菌数とは無関係に殺菌過程の進行度合いを把握することができるので、より確実な殺菌効果を得ることが可能となる。これを実施するための装置としては、排オゾン濃度を検知する手段を備え、かつこの値が予め定めた排オゾン濃度に達したところでオゾン供給を停止する構成が考えられる。
【００１３】
オゾンによる殺菌効果を高めるためには、クーラント中でオゾンが全て消費されるのが望ましい。この観点から検討したところ、クーラント中でのオゾンの浮上距離を２００ｍｍ以上にすればオゾンの透過率がほぼ０％となり、供給したほぼ全てのオゾンがクーラント中に吸収されることが確認された。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、オゾンを用いたクーラント腐敗防止処理の工業的実用化が可能となり、クーラントの廃棄コストの削減や環境負荷の低減に顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明にかかる水溶性クーラントの腐敗防止装置の一例を概略図示するものである。図示のように、オゾン発生器１で発生したオゾンは、キャリアガスとしての空気と共に供給管３を介し、使用済みクーラントを貯留した処理槽５に送られる。供給管３の先端には、多孔質材料等からなるオゾン供給部７が取り付けられている。オゾン供給部７は処理槽５の底部に配置され、オゾンはオゾン供給部７からクーラント中にバブリングされる。バブリングされたオゾンはクーラント中に溶解し、Ｏ3→Ｏ2の反応で細菌を酸化して殺菌する。処理槽５は密閉状態にあり、バブリング後の排ガスは、排ガス管９を介してオゾン濃度測定器１１に送られ、さらに適当な触媒１３によって排ガス中の残余オゾンを酸素に還元した上で大気中に放出される。処理槽５としては、例えば、工作機械類に併設した使用済みクーラントを貯留するクーラントタンク等をそのまま使用することができる。オゾン発生器１は、大気中の酸素Ｏ2からオゾンＯ3を発生するもので、オゾンを発生させ得るものであればその構造・形式は特に問わない。
【００１７】
本発明者らは、オゾン発生器１として、オゾン発生量１０００ｍｇ／ｈｒ、出口オゾン濃度５２００ｐｐｍ、キャリアガスとして空気を１．５［ｌ／ｍｉｎ］使用するものを使用し、オゾン処理の継続による正味濃度、防錆力、細菌数（嫌気性細菌および一般細菌）の変化を測定する試験を行った。使用したクーラントは生産ライン中で使用中のものを抜き取った。このクーラントは、ＰＡＧ系高分子を主成分とするもので、その他に防腐剤、防錆剤が含まれている。
【００１８】
図２に試験結果をグラフ化して表す。なお、図中の正味濃度は新液換算濃度で表され、温度計付きの加熱物をサンプル液中で実際に冷却し、冷却時間を測定して新液濃度に換算することにより求めた。
【００１９】
また、図２の横軸（オゾン投入量）は対数表示であり、縦軸は以下のルールで正規化した値を示す。
１）正味濃度：オゾン処理前の６．１％を１とする。
２）防錆力  ：Ａ錆無し、Ａ’点錆５０以内、Ｂ全面薄く発錆、Ｃ全面やや濃く発錆、Ｄ赤黒く全面発錆として、Ａ＝５、Ａ’＝４、Ｂ＝３、Ｃ＝２、Ｄ＝１に換算する。例えばＡ’→Ｂに変化した場合３／４と計算する。
３）嫌気性・一般細菌数：細菌数を表し、嫌気性細菌［個／ｇ］は衛生試験法に、一般細菌［個／ｍｌ］は上水試験法にそれぞれ準拠し、処理前の数を１として換算する。
【００２０】
試験結果から、腐敗したクーラントにオゾン処理を開始すると、傾向として当初はクーラント中の細菌を酸化して殺菌するが、細菌数が減少するとクーラント成分が酸化し、その性能が劣化することが判明した。悪臭の発生源である嫌気性菌は、オゾン投入開始と同時に激減し、クーラントの単位体積あたり７５０ｍｇ／ｌ以上のオゾン投入でほぼ死滅する。その一方、クーラント性能である正味濃度は７５０ｍｇ／ｌまでは初期の値が維持されている。防錆力は７５０ｍｇ／ｌで低下が見られるが実用上問題ない低下レベルである。さらにオゾン処理による消臭効果も検証したところ、２５０ｍｇ／ｌでクーラントが発する臭い（悪臭）が消失した。以上の検証から、クーラント性能を維持したまま悪臭の発生原因である嫌気性細菌を殺菌するためには、オゾンの総供給量をクーラントの単位体積あたり２５０ｍｇ／ｌ〜７５０ｍｇ／ｌの範囲に設定するのが好ましい（但しキャリアガス流量は１．５［ｌ／ｍｉｎ］とする）。
【００２１】
次に、キャリアガス流量が上記腐敗防止処理に与える影響を検証するため、キャリアガス流量を異ならせた場合の総オゾン投入量と細菌数（一般細菌および嫌気性細菌）、防錆性能、および冷却速度との間の関係を測定した。キャリアガス流量は３［ｌ／ｍｉｎ］と９［ｌ／ｍｉｎ］の二種類とした。測定結果を図３に示す（図中の縦軸は初期値を１として正規化したものを表す）。
【００２２】
図３に示すように、キャリアガス流量が９［ｌ／ｍｉｎ］の場合、嫌気性細菌の殺菌には６００ｍｇ／ｌのオゾンを要するが、３［ｌ／ｍｉｎ］の場合は、２００ｍｇ／ｌのオゾン総供給量で足りる。このようにキャリアガス流量の少ない方が殺菌効果が高いのは、キャリアガスの流速が低下するほどクーラント中へのオゾンの溶け込み量がそれだけ多くなるためと考えられる。また、図２および図３の測定結果からも明らかなように、キャリアガス流量が異なる場合でも、オゾン総投入量の増大に伴い、当初は殺菌過程が進行し、細菌がほぼ死滅してからクーラントの劣化が始まることが確認された。
【００２３】
図４は、キャリアガス流量を０．３［ｌ／ｍｉｎ］、３［ｌ／ｍｉｎ］、９［ｌ／ｍｉｎ］とした時の限界点、すなわちオゾンが初めに殺菌に消費され、細菌死滅後にクーラントを劣化し始める転換点の変化の様子を表している。この結果からは、ガス流量が小さいほど限界点がオゾン供給量の小さくなる方向に移動し、キャリアガス流量が小さいほど殺菌効果が高まることが判明した。ちなみにオゾン発生器１におけるキャリアガス流量とオゾン発生量の関係を実測したところ、図５に示すように、少なくともキャリアガス流量０〜９［ｌ／ｍｉｎ］の間では両者が比例関係にあり、キャリアガス中のオゾン濃度はキャリアガス流量とは無関係にほぼ一定値に保持されることも確認された。
【００２４】
このように殺菌完了後、クーラントが劣化し始める総オゾン供給量の限界点は、キャリアガス流量や処理するクーラント量等の種々の処理条件によって相違する。従って、予め特定の処理条件下で総オゾン供給量の限界点を見出し、その上でオゾンの総供給量を積算検知する手段を設ければ、検知した総供給量と予定総供給量とを比較することによって、適切なタイミングでオゾン供給を停止させることができる。従って、十分な殺菌効果とを確保する一方、オゾンによるクーラントの劣化を確実に防止することが可能となり、クーラント腐敗防止処理の工業的実用化、さらにはその完全自動化も可能となる。
【００２５】
この場合、キャリアガス流量を一定値に保持すれば、オゾンの総供給量はオゾンの供給時間に比例して増加することとなる。これにより、供給停止タイミングを時間管理のみによって決定することができ、処理手順が簡略化される。
【００２６】
上記一連の測定試験においては、オゾンの供給開始直後はクーラントを通過したエアにオゾン臭気はないが、その一方で時間経過と共に、オゾン臭気が次第に増加することが確認された。これは、オゾン処理により酸化され易い細菌が減少すると、酸化対象が減少して未反応オゾンが増加するためと考えられる。よって図１に示すように、オゾン濃度測定器１１等の検知手段で排オゾン濃度を検知し、この検知手段の検出値が予め定めた排オゾン濃度に達したところでオゾン供給を停止するようにすれば、オゾン供給の停止タイミングを適切に制御することができると考えられる。排オゾン濃度の検知手段としては、例えば紫外線吸収式オゾン濃度計を使用することができる。
【００２７】
図６は、使用済みクーラントと水につき、その水深を変えた時のオゾン透過率（オゾン処理開始直後）を測定した結果を示すものである。この図からも明らかなように、クーラントの水深が２００ｍｍ以上あればオゾンは１００％吸収されることが判明した。従って、図１におけるオゾン供給部７から水面までの距離（オゾンの浮上距離）Ｈを２００ｍｍ以上とすれば、オゾンを１００％吸収させることが可能となり、オゾンの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかる腐敗防止装置の概略構成を示す図である。
【図２】オゾン処理時間を異ならせた時のクーラントの正味濃度、防錆力、および細菌数（一般細菌並びに嫌気性細菌）の各測定結果を示す図である。
【図３】キャリアガス流量を異ならせた時の細菌数（一般細菌並びに嫌気性細菌）、防錆性能、および冷却速度の各測定結果を示す図である。
【図４】キャリアガス流量を異ならせた時の限界点の変化を示す図である。
【図５】キャリアガス流量を異ならせた時の嫌気性細菌数の測定結果を示す図である。
【図６】オゾン供給部の水深（オゾンの浮上距離）を異ならせた時のオゾン透過率の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    オゾン発生器
３    供給管
５    処理層
７    オゾン供給部
９    排ガス管
１１  オゾン濃度測定器
１３  触媒
【図１】
2005088118.tif 000003
【図２】
2005088118.tif 000004
【図３】
2005088118.tif 000005
【図４】
2005088118.tif 000006
【図５】
2005088118.tif 000007
【図６】
2005088118.tif 000008